微型计算机基础知识教学课件汇总整本书电子教案全套教学教程完整版电子教案(最新).pptx

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1、第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识导学导学：微型计算机从问世以来的近50年，其硬件和软件系统都在持续的飞速发展着，目前的应用已是无处不在。本章主要介绍微型计算机的发展概况、微机系统的组成、微机的主要性能指标以及计算机中的常用数制和编码。第第1章章微型计算机基础知识微型计算机基础知识1.1微型计算机概述微型计算机概述1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码微型计算机：微型计算机：是指以微处理器为核心，配以大规模集成电路构是指以微处理器为核心，配以大规模集成电路构成的内存储器、输入成的内存储器、输入/输出接口电路、输入输出接口电路、输

2、入/输出设备及系统总线输出设备及系统总线所组成的计算机所组成的计算机 微处理器：微处理器：是指采用大规模集成电路技术，将具有运算器和控是指采用大规模集成电路技术，将具有运算器和控制器功能的电路及相关电路集成在一个芯片上的大规模集成电制器功能的电路及相关电路集成在一个芯片上的大规模集成电路。微处理器是微型计算机的核心，又称为微型计算机的中央路。微处理器是微型计算机的核心，又称为微型计算机的中央处理器（处理器（CPU）一、一、微型计算机微型计算机及其发展概况及其发展概况1、基本概念、基本概念1.1微型计算机概述微型计算机概述2、微型计算机、微型计算机的的发展发展1.1微型计算机概述微型计算机概述3

3、、微型计算机微型计算机的特点的特点1.1微型计算机概述微型计算机概述（1）功能强、可靠性高、使用环境要求低功能强、可靠性高、使用环境要求低（2）结构简单、系统设计灵活、适应性强结构简单、系统设计灵活、适应性强（3）体积小、重量轻、功耗低、维护方便体积小、重量轻、功耗低、维护方便（4）性能价格比高性能价格比高一、微型计算机一、微型计算机系统及其组成系统及其组成微型计算机系统：微型计算机系统：以以微型计算机为主体，按不同应用要求，配微型计算机为主体，按不同应用要求，配以相应的外部设备、辅助电路以及指挥微机工作的系统软件所以相应的外部设备、辅助电路以及指挥微机工作的系统软件所构成的系统构成的系统 1

4、.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 二、二、微机硬件微机硬件结构及其功能结构及其功能1、微机硬件及其组成、微机硬件及其组成硬件：硬件：用用肉眼能看得见、用手能摸得着的机器部分肉眼能看得见、用手能摸得着的机器部分组成组成：主要由微处理器、内存储器、输入：主要由微处理器、内存储器、输入/输出接口电路、输入输出接口电路、输入/输出设备及输出设备及总线组成。总线组成。1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 p微处理器微处理器 是是微型计算机的微型计算机的核心部件核心部件，由，由运算器运算器、控制器控制器、寄存器组寄存器组等等部件组成部件组成，功能功能是负责统一协调、管理和控制系统中的

5、各个部是负责统一协调、管理和控制系统中的各个部件有机地件有机地工作。工作。p内存储器内存储器也也称称主存储器主存储器，具有记忆功能，具有记忆功能，是是CPU可以可以直接访问直接访问的存储的存储器，主要用来存储微机工作过程中需要操作的数据、程序，运器，主要用来存储微机工作过程中需要操作的数据、程序，运算的中间结果和最后算的中间结果和最后结果。结果。p输入输入/输出接口电路输出接口电路完成完成主机与外部设备之间的主机与外部设备之间的信息交换功能。在信息交换功能。在微机中，较复微机中，较复杂的杂的I/O接口电路常制成独立的电路板，也称为接口卡，使用时接口电路常制成独立的电路板，也称为接口卡，使用时将

6、其插在微机主板上。将其插在微机主板上。1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 p总线总线在在两个以上模块之间或设备之间提供传送信息的公用通道。两个以上模块之间或设备之间提供传送信息的公用通道。微机系统采用微机系统采用总线结构总线结构。根据根据传送的内容，总线分传送的内容，总线分数据总线数据总线、地址总线地址总线和和控制总线控制总线三三种：种：u数据总线数据总线（DB）：双向、三态，主要用来实现在双向、三态，主要用来实现在CPU与内存与内存储器或储器或I/O接口之间传送数据接口之间传送数据 u地址总线地址总线（AB）：）：单向、三态，由单向、三态，由CPU输出用来指定其要输出用来指定其要

7、访问的存储单元或输入访问的存储单元或输入/输出接口的地址，地址总线条数决定输出接口的地址，地址总线条数决定了了CPU所能直接访问的地址空间所能直接访问的地址空间，u控制总线控制总线（CB）：单向单向、三态总线、三态总线，传送，传送控制信号、时序控制信号、时序信号和状态信息，实现信号和状态信息，实现CPU的工作与外部电路的工作同步的工作与外部电路的工作同步 1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 pI/O设备设备 用户用户与微机进行通信联系的主要装置与微机进行通信联系的主要装置。输入设备输入设备是把程序、数据、命令转换成微机所能识别接收的是把程序、数据、命令转换成微机所能识别接收的信息，

8、然后输入给微机信息，然后输入给微机；输出设备输出设备是把是把CPU计算和处理的结果转换成人们易于理解和计算和处理的结果转换成人们易于理解和阅读的形式，然后输出到外部阅读的形式，然后输出到外部。p外存储器外存储器也也称辅助存储器，不能直接与称辅助存储器，不能直接与CPU交换数据交换数据需正确区分内存需正确区分内存与与外存外存1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 2、软件软件系统软件：系统软件：由计算机生产厂家提供给用户的一组程序，这组程由计算机生产厂家提供给用户的一组程序，这组程序是用户使用机器时为产生、准备和执行用户程序所必须的序是用户使用机器时为产生、准备和执行用户程序所必须的，最

9、主要最主要的是的是操作系统操作系统。另外，与。另外，与本课程有关本课程有关的还有：的还有：I/O驱动程序、文件编辑程序、装入程序、翻译程序、连接程驱动程序、文件编辑程序、装入程序、翻译程序、连接程序、调试序、调试程序程序 微机软件层次图微机软件层次图1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 需正确理解硬件需正确理解硬件和软件之间的和软件之间的关系关系：硬件是实体，是微机系统的基础；软件是建立和依托在硬件基础上的，是发挥机器功能的关键所在。没有硬件作物质基础，软件功能无从谈起；反之，没有软件的硬件“裸机”将无所作为，不能提供给用户直接使用。微机的硬件和系统软件再好，如果没有为完成特定任务而

10、编写的应用软件，整个微机系统也毫无意义。现代微机的硬件和软件统一融合，在发展上互相促进。1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 三、微机的基本工作原理和工作过程三、微机的基本工作原理和工作过程1、微机的工作、微机的工作原理原理采用采用“程序存储控制程序存储控制”的原理工作，的原理工作，由由冯冯.诺依曼诺依曼于于1946年提年提出出2、微机、微机的工作过程的工作过程（1）取指令。按照程序所规定的次序，从内存储器某个地址）取指令。按照程序所规定的次序，从内存储器某个地址中取出当前要执行的指令中取出当前要执行的指令，送，送到到CPU内部的指令寄存器中暂内部的指令寄存器中暂存存（2）分析指令。

11、把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码）分析指令。把保存在指令寄存器中的指令送到指令译码器，译出该指令对应的操作。器，译出该指令对应的操作。（3）执行指令。根据指令译码，由控制器向各个部件发出相）执行指令。根据指令译码，由控制器向各个部件发出相应控制信号，完成指令应控制信号，完成指令规定的规定的各种操作。各种操作。（4）为执行下一条指令作好准备，即取出下一条）为执行下一条指令作好准备，即取出下一条指令地址指令地址1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 u微型计算机硬件系统以微处理器（CPU）为核心，通过系统总线系统总线连接内存储器和I/O接口电路而构成的。硬件系统结构图。（1）计算机由

12、：运算器、控制器、存储器、输入、输出设备运算器、控制器、存储器、输入、输出设备五部分组成。（2）存储器不但能存储数据，也能存储程序，并有区分它们的本领。（3）程序存入存储器中，在指令指针寄存器控制下自动执行程序。构成微型计算机的关键是如何将这些部件有机地连接起来。构成微型计算机的关键是如何将这些部件有机地连接起来。1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 四、微机的主要性能指标四、微机的主要性能指标1、字长、字长CPU一次能够同时处理的二进制数据一次能够同时处理的二进制数据位数，位数，微机微机最重要的一最重要的一项技术性能指标项技术性能指标。在在其它指标相同的情况下，字长越长，计算其它指

13、标相同的情况下，字长越长，计算精度就越高，运算速度也越快精度就越高，运算速度也越快。目前常用的大都是。目前常用的大都是64位。位。2、内存容量、内存容量微机微机系统所配置的内存储器中系统所配置的内存储器中RAM和和ROM容量容量总和，其大小总和，其大小反映了微机即时存储数据的反映了微机即时存储数据的能力。基本单位字节能力。基本单位字节Byte（简称简称B），单位还有），单位还有KB、MB、GB、TB、PB等等。关系：关系：1KB=210B，1MB=210KB，1GB=210MB，1TB=210GB，1PB=210TB，。1.2微型计算机系统的组成微型计算机系统的组成 1.2微型计算机系统的组成

14、微型计算机系统的组成 3、运算速度、运算速度以以每秒钟所能执行的指令条数来表示，是微机性能每秒钟所能执行的指令条数来表示，是微机性能的一的一项重项重要要指标。指标。4、存取时间和存取周期、存取时间和存取周期存取时间存取时间：从内存储器接收到从内存储器接收到CPU发来的读发来的读/写操作命令到数据写操作命令到数据被读出或写入完成所需要的时间；被读出或写入完成所需要的时间；存取周期存取周期（读（读/写周期）：在存储器连续读写周期）：在存储器连续读/写过程中一次完整的写过程中一次完整的存取操作所需的时间，或者说是存取操作所需的时间，或者说是CPU连续两次访问存储器的最连续两次访问存储器的最小时间间隔

15、小时间间隔5、可靠性和可维护性、可靠性和可维护性6、性能价格比、性能价格比一、计算机中的常用数制一、计算机中的常用数制1、有关概念、有关概念数制数制：用一组用一组数字数字与与统一的规则统一的规则来表示数的方法。来表示数的方法。十进制十进制十进制的数符集中有十进制的数符集中有1010个符号：个符号：0,1,2,3,4,5,6,7,8,90,1,2,3,4,5,6,7,8,9,符合人们的符合人们的习惯。习惯。二进制二进制00和和1 1。二进制数是计算机内部采用的，并二进制数是计算机内部采用的，并唯一能够直唯一能够直接被计算机识别接被计算机识别的数。的数。便于物理实现，便于便于物理实现，便于运算。运

16、算。十六进制十六进制1616个符号：个符号：0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F便于识别、书写。便于识别、书写。引入十六进制数的目的是为了引入十六进制数的目的是为了描述二进制数描述二进制数思考思考：十六进制数与二进制数间关系十六进制数与二进制数间关系；注意注意：以符号打头的十六进制数，在以符号打头的十六进制数，在汇编指令中，前面需加汇编指令中，前面需加“0”。1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码基数基数：指一个指一个计数系统中计数系统中采用采用的采用采用的数字符号数字符号个数个数。位位权权：也称：

17、也称权权，不同不同的的数位数位所代表的数值。所代表的数值。基数和位权是进位计数制的两个要素，可以将任何一个数表示基数和位权是进位计数制的两个要素，可以将任何一个数表示成成多项式多项式的形式。的形式。如果如果把用把用k进制书写的一个整数进制书写的一个整数从右往左从右往左依次记作第依次记作第0位、第位、第1位、位、第、第n位，则第位，则第i位上的数符位上的数符ai所代表的含义是所代表的含义是aiki。在此，我。在此，我们把们把k称为一个数制的称为一个数制的基数基数，而把，而把ki称为称为k进制数第进制数第i位的位的权权。如：。如：10进制数中的进制数中的基数=10（0、1、2、3、4、5、6、7、

18、8、9），333数据中，各位数上的权从左到右分别为：数据中，各位数上的权从左到右分别为：102、101、100计数规则计数规则：对于对于k进制数，简单地说，就是进制数，简单地说，就是“逢逢k进进1，借，借1当当k”2、各种进制、各种进制数及书写数及书写方法方法二进制数二进制数：最：最简单的进位计数制简单的进位计数制,只有只有0,1二个二个数码。计数方法：数码。计数方法：“逢二进逢二进一，一，借借1当当2”。表示二进制时，在数据后面紧跟字母。表示二进制时，在数据后面紧跟字母B。示例。示例：（1010)2=1010B,（0.101)2=0.101B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码十进

19、制数：十进制数：数据尾部加数据尾部加D(d)，通常可以，通常可以省略省略。示例：示例：23D=23十六进制数十六进制数：由由0到到9和和A，B,C,D,E和和F(英语大写字母分别代英语大写字母分别代表表10到到15)十六个数码组成的十六个数码组成的,进位方式是进位方式是“逢十六进一逢十六进一”，十六进制在程序中的使用频率很高十六进制在程序中的使用频率很高示例：示例：(2E)16=2EH、0A8F5H 1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码3、二进制、十进制和十六进制、二进制、十进制和十六进制数间的对应关系数间的对应关系1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码4、二、十、十六进制二

20、、十、十六进制数数间转换间转换方法方法（1）十进制和二进制间转换）十进制和二进制间转换 除除2取取余。余。将将整数部分不断除以整数部分不断除以2，记下每次得到的，记下每次得到的余数；余数；余数倒余数倒排。排。即即最后得到的余数排在最高位，第一个余数最后得到的余数排在最高位，第一个余数排在最低位排在最低位。示例：示例：13=101110B 十进制十进制二进制（二进制（整数整数）1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码十进制十进制二进制（二进制（小数小数）乘乘2取整，顺序排列得到的整数取整，顺序排列得到的整数。示例：示例：0.8125D=0.1101B0.8125整数整数21.62521.2

21、520.521.00说明：有时说明：有时会有转换误差会有转换误差。譬如：。譬如：0.65D1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码二进制二进制十进制十进制方法：各位二进制数码乘以与其对应的方法：各位二进制数码乘以与其对应的权，各项之权，各项之和即为和即为该该二进制数二进制数相对应的十进制数相对应的十进制数。示例：示例：11011011.101B=1x27+126+025+124+123+022+121+120+12-1+02-2+12-31.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码（2）二进制与十六进制间的转换）二进制与十六进制间的转换二进制数转换成十六进制数二进制数转换成十六进制数：

22、将将二进制数从二进制数从小数点小数点开始每开始每4位位1组进行组进行分组，将分组，将每组每组转换成对应的转换成对应的1位十六进制位十六进制数。数。示例示例：1101101101.0100101B=001101101101.01001010B=36D.4AH 十六进制数转换成二进制数：十六进制数转换成二进制数：把十六进制数中的每一位把十六进制数中的每一位用对应用对应的的4位二进制数位二进制数表示。示例：表示。示例：4FA.C7H=010011111010.11000111B=10011111010.11000111B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码（3）十进制和十六进制间转换）十进

23、制和十六进制间转换十进制数转换成十六进制数，十进制数转换成十六进制数，方法与十进制数方法与十进制数转换成转换成二进制二进制数相同，只是需将数相同，只是需将“除除2取余取余”变为变为“除除16取余取余”，“乘乘2取整取整”变为变为“乘乘16取整取整”。十六进制数转换成十进制数，只要将十六进制数按位权展开十六进制数转换成十进制数，只要将十六进制数按位权展开相加即相加即可。示例：将可。示例：将8A.B5H转换成十进制数：转换成十进制数：8A.B5H=8161101601116-1+516-2=128100.68750.0195=138.707D间接转换方法：以间接转换方法：以二进制数作桥梁：二进制数

24、作桥梁：即，十六进制即，十六进制数数二进制数二进制数十进制数十进制数1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码二、二进制的运算二、二进制的运算1、算术运算规则、算术运算规则加法加法减法减法乘法乘法0+0=00 0=0 00=00+1=10 1=1 01=01+0=11 0=1 10=01+1=10;有进位有进位 1 1=0;有有借位借位 11=12、逻辑运算规则、逻辑运算规则“或或”运算运算“与与”运算运算“非非”运算运算“异或异或”运算运算0000000 0=00110100 1=11011001 0=11111111 1=01=00=11.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码示示

25、例例：设设X=10001101B，Y=10101011B，则则有：有：X Y=10101111B；X Y=10001001B；X Y=00100110B；X=01110010B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码三三、有符号数在、有符号数在计算机中的表示计算机中的表示1、机器机器数数与与真值真值机器机器数数：连同数的符号一起数字化了的数据表示：连同数的符号一起数字化了的数据表示形式。形式。最高位最高位为为符号位符号位（0表示正数，表示正数，1表示负数表示负数）；）；真值真值：与与机器数对应的用正、负符号加绝对值来表示的实际机器数对应的用正、负符号加绝对值来表示的实际数数值。值。示例：

26、假设字长为示例：假设字长为8位位X1=+91=01011011BX2=-91=11011011B；机器数表示；机器数表示=+1011011B=-1011011B；真值表示；真值表示1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码有符号数：有符号数：将机器数分将机器数分为符号和数值部分，且为符号和数值部分，且均用二进制代码表示均用二进制代码表示 1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码2、无、无符号数符号数与与有符号数有符号数无符号数无符号数：计算机字计算机字长长的所有二进制位均表示的所有二进制位均表示数值数值部分。部分。3、有符号数的、有符号数的表示法表示法在计算机中有原码、反码和补码三种

27、常用的表示方法。在计算机中有原码、反码和补码三种常用的表示方法。原原码码：1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码优点：优点：简单易懂、与真值转换方便。简单易懂、与真值转换方便。缺点：缺点：不便于计算不便于计算（需首先（需首先判符号，再决定用加或判符号，再决定用加或减运算）减运算）求法求法：在：在真值基础上将符号位用数码真值基础上将符号位用数码“0”或或“1”表示即可。表示即可。是一种简单、直观的机器数表示方法。是一种简单、直观的机器数表示方法。示例示例：X=91=+1011011B，Y=-91=-1011011B(机器字长为机器字长为8位位)则有：则有：X原码原码=01011011B，

28、Y原码原码=11011011B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码求法求法：正数的反码与原码相同，负数的正数的反码与原码相同，负数的反码是反码是在原码的基础在原码的基础上，符号位不变（仍为上，符号位不变（仍为1），其余的），其余的数数值值位位按位求按位求反。反。示例：示例：X=91=+1011011B，Y=-91=-1011011B X反反=01011011B，Y反反=10100100B反码：反码：求法：求法：正数的补码表示同原码，即有正数的补码表示同原码，即有x原原=x反反=x补补，负数，负数的补码则是在反码的基础上再在末位加的补码则是在反码的基础上再在末位加1 示例示例：X=91

29、=+1011011B，Y=-91=-1011011B X补码补码=01011011B，Y补码补码=10100101B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码补码：补码：二进制二进制补码特点补码特点：0的补码只有一个，即的补码只有一个，即+0补补=-0补补=00000000B；X补补补补X原原 引入补码的目的引入补码的目的：将：将加、减运算转化为单纯的加法加、减运算转化为单纯的加法运算。运算。有符号数在有符号数在计算机内一律采用补码表示计算机内一律采用补码表示8位二进制数所表示的无符号数位二进制数所表示的无符号数及有符号数的及有符号数的原码、反码、补码的对应关系表原码、反码、补码的对应关系

30、表1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码4、数据的表示范围、数据的表示范围8位无符号数的表示范围是：位无符号数的表示范围是：0N25516位无符号数的表示范围是：位无符号数的表示范围是：0N655358位的补码表示位的补码表示的有符号数的的有符号数的表示范围是：表示范围是：128N12716位的补码表示位的补码表示的有符号数的的有符号数的表示范围是：表示范围是：32768N327671.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码5、补码的运算规则、补码的运算规则计算机中，计算机中，凡是有符号数一律凡是有符号数一律采用补码形式进行存放和运算，采用补码形式进行存放和运算，其运算结果也用补码

31、表示。其运算结果也用补码表示。设设X、Y为两个任意二进制数，则定点数的补码满足以下规则为两个任意二进制数，则定点数的补码满足以下规则X+Y补补=X补补+Y补补X-Y补补=X补补+-Y补补示例：设示例：设X=+18，Y=15，计算，计算X+Y补补=?（设机器字长为设机器字长为8位）位）X补补=00010010B，Y补补=11110001BX补补+Y补补=00010010B+11110001B=00000011BX+Y补补=(+18)+(-15)补补=+3补补=00000011B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码示例：设示例：设X=-56，Y=-17，计算：，计算：X-Y补补=?X补补

32、=11001000B，-Y补补=00010001BX补补+-Y补补=11001000B+00010001B=11011001BX-Y补补=(-56)-(-17)补补=-39补补=10100111B补补=11011001B 计算机中引入补码后的计算机中引入补码后的优点优点：符号位符号位与数值位同等对待，都按二进制数参加运算，符号与数值位同等对待，都按二进制数参加运算，符号位产生的进位自动丢失位产生的进位自动丢失，结果正确，结果正确，简化了运算规则简化了运算规则.将减法运算变成了补码加法运算，大大简化了运算器硬件将减法运算变成了补码加法运算，大大简化了运算器硬件电路的结构和设计电路的结构和设计，微

33、处理器，微处理器中只需中只需加法电路。加法电路。1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码计算机本身无法判别带符号或无符号数，不管是有符号数还是无符号数，总是按照规定的要求做相加相加（加法时）或求补相加求补相加（减法时）的运算。即，小结小结:采用补码以后无符号数与带符号数的运算是兼容的采用补码以后无符号数与带符号数的运算是兼容的6、补码的溢出判断、补码的溢出判断溢出溢出：当两：当两个有符号数进行个有符号数进行补码运算时，若运算结果的绝对值补码运算时，若运算结果的绝对值超出运算装置容量时，数值部分就会发生溢出，占据符号位的超出运算装置容量时，数值部分就会发生溢出，占据符号位的位置，导致错误结

34、果的现象位置，导致错误结果的现象溢出判断方法：溢出判断方法：（1）一位符号位判断一位符号位判断法。两个符号位相同的补码相加法。两个符号位相同的补码相加，和，和的的符号位与被加数的符号位相反符号位与被加数的符号位相反，运算，运算结果溢出；两个符号位相结果溢出；两个符号位相反的补码相减反的补码相减，差，差的符号位与被减数的符号位相反的符号位与被减数的符号位相反，运算，运算结果结果溢出溢出（2）双高位双高位法。其公式为：法。其公式为：OV=CSCP；微机中常用的溢出判别方法；微机中常用的溢出判别方法OV=1，溢出；，溢出；OV=0，没有溢出没有溢出。CS：最高位是否有进位：最高位是否有进位，CP：次

35、：次高位向符号位高位向符号位是否有进位是否有进位 1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码示例：分别示例：分别计算计算+64补补+65补补=?-117补补+121补补=?（设机器字长为设机器字长为8位）位）01000000-+64补补+)01000001-+65补补10000001-127补补；两个正数相加得到负数结果，溢出两个正数相加得到负数结果，溢出01111001-+121补补+)10001011-117补补100000100-+4补补；负数和正数；负数和正数相加，相加，结果没有溢出结果没有溢出1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码四、计算机四、计算机中常用的编码中常用的编

36、码PC机常用的有机常用的有两种编码两种编码：ASCII码码和和BCD码码1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码1、ASCII码（码（美国信息交换标准代码美国信息交换标准代码）解决字母、符号在计算机内部如何解决字母、符号在计算机内部如何表示，表示，PC机中常用的。机中常用的。在计算机内部，每个字符用8位（1个字节）表示。一般情况下，将最高位置为0，需要奇偶校验时，最高位用作校验位。所以，标准的标准的ASCII码用码用7位二进制数编码（低位二进制数编码（低7位为字符的位为字符的ASCII值值），共有），共有128个。个。书写书写：常用：常用两位十六进制数书写，如两位十六进制数书写，如41H

37、-A；种类种类：1）控制字符（不可显示）控制字符（不可显示字符）字符）如：如：0DH-回车，回车，0AH-换行；换行；2）其他为打印字符（可显示字符）其他为打印字符（可显示字符）；1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码ASCII字符编码字符编码B6B5B4B3B2B1B00000010100111001011101110123456700000NULDLESP0Pp00011SOHDC1!1AQaq00102STXDC2”2BRbr00113ETXDC3#3CScs01004EOTDC4$4DTdt01015ENQNAK%5EUeu01106ACKSYN&6FVfv01117BELET

38、B7GWgw10008BSCAN(8HXhx10019HTEM)9IYiy1010ALFSUB*:JZjz1011BVTESC+;Kk1100CFFFSNn1111FSIUS/?OoDELSP间隔字符间隔字符(20H)(20H)（也称空格字符）（也称空格字符）DEL（7FH7FH）删除控制码删除控制码这这34个编码不可见个编码不可见32个控制符个控制符001FH用于用于通信控通信控制或对计算制或对计算机外设的功机外设的功能控制能控制ASCII字符编码字符编码B6B5B4B3B2B1B00000010100111001011101110123456700000NULDLESP0Pp00011SO

39、HDC1!1AQaq00102STXDC2”2BRbr00113ETXDC3#3CScs01004EOTDC4$4DTdt01015ENQNAK%5EUeu01106ACKSYN&6FVfv01117BELETB7GWgw10008BSCAN(8HXhx10019HTEM)9IYiy1010ALFSUB*:JZjz1011BVTESC+;Kk1100CFFFSNn1111FSIUS/?OoDEL共共94个可印刷的有形字符个可印刷的有形字符10个数字个数字09编码为编码为30H39H52个大小写英文字母个大小写英文字母32个标点及常用符个标点及常用符号（表中黑色编码）号（表中黑色编码）2、BCD

40、码（码（8421码、二码、二十进制数十进制数）采用采用二进制编码来表示二进制编码来表示十进制数的编码方式十进制数的编码方式表示方法表示方法：用：用4位二进制数表示位二进制数表示1位十进制数码位十进制数码09。对于多位。对于多位十进制数，把每十进制数，把每1位十进制数分别表示为位十进制数分别表示为4位二进制数位二进制数BCD码有码有压缩压缩BCD码和码和非压缩非压缩BCD码两种表示形式，压缩码两种表示形式，压缩BCD码用码用一个字节表示两位十进制数。如一个字节表示两位十进制数。如28的压缩的压缩BCD码为码为00101000；非压缩；非压缩BCD码用码用一个字节表示一位十进制数，且一个字节表示一

41、位十进制数，且只用每个字节的低只用每个字节的低4位来表示位来表示09，高，高4位全为位全为0，如，如28的非压的非压缩缩BCD码为码为0000001000001000注意注意：BCD码与二进制码的区别，如：码与二进制码的区别，如：51的的BCD码为码为01010001，二进制码为，二进制码为110011B1.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码十进制数十进制数015与与8421-BCD码的编码关系码的编码关系十进制数8421-BCD码十进制数8421-BCD码00000800001000100019000010012001010000100003001111000100014010012

42、000100105010113000100116011014000101007011115000101011.3计算机中的数制和编码计算机中的数制和编码第第2章章微处理器微处理器导学导学：微型计算机的核心是微处理器，IBMPC系列微机采用Intel公司生产的80 x86系列微处理器，其典型产品有16位的、32位的和64位的。本章重点介绍16位8086微处理器的内部结构、寄存器、存储器组织、工作模式、芯片引脚和总线时序第第2章章微处理器微处理器2.18086CPU的的内部结构内部结构 2.2 8086CPU的寄存器的寄存器2.38086CPU的存储器的存储器组织组织2.48086CPU的主要引脚

43、及的主要引脚及工作模式工作模式2.58086CPU的的总线操作总线操作与典型时序与典型时序 2.6Intel的其他微处理器的其他微处理器2.18086CPU的的内部结构内部结构对对Intel8086微处理器的了解微处理器的了解:典型的典型的16位微处理器位微处理器;采用采用HMOS工艺制造，芯片上集成了工艺制造，芯片上集成了29000个晶体管个晶体管;用单一的用单一的+5V电源，被封装在标准电源，被封装在标准40引脚的双列直插式引脚的双列直插式（DIP）管壳内）管壳内;时钟频率时钟频率5MHz10MHz，内、外部数据总线均为，内、外部数据总线均为16条条;地址总线地址总线20条，可寻址的存储空

44、间为条，可寻址的存储空间为220=1MB，其中的，其中的16条地址总线，可以访问条地址总线，可以访问216=64KB的的I/O端口端口内部暂存器内部暂存器IPESSSDSCS输入输入/输出输出控制电路控制电路外外部部总总线线EU控制控制器器123456ALU标志寄存器标志寄存器AHALBHBLCHCLDHDLSPBPSIDI通用通用寄存寄存器器地址地址加法加法器器指令队列缓冲器指令队列缓冲器执行部件执行部件（EU)总线接口部件总线接口部件（BIU)16位位20位位16位位8位位8086 CPU8086 CPU内部功能结构图内部功能结构图8086CPU从功能从功能上上采用采用流水线处理技术流水线

45、处理技术。由。由相互相互独立的两独立的两部分（部分（BIU和和EU）组成。）组成。BIU：总线接口总线接口部件。负责取部件。负责取指、读操作数指、读操作数、写结果。、写结果。EU：指令指令执行部件执行部件。负责负责执行指令。执行指令。举例：图书馆工作流程举例：图书馆工作流程流水技术流水技术:在执行指令时预取下一条指令的技术在执行指令时预取下一条指令的技术,是一种实现多是一种实现多条指令条指令重叠重叠执行执行的重要的重要技术。技术。0 1 2 3 4 5 6 7 8 取指取指 译码译码 计算计算EA 取数取数 执行执行 存结果存结果取指取指 译码译码 计算计算EA 取数取数 执行执行 存结果存结

46、果取指取指 译码译码 计算计算EA 取数取数 执行执行 存结果存结果第一条指令第一条指令第二条指令第二条指令第三条指令第三条指令可见，可见，3条指令共需条指令共需8个个时间单位，即可全部执行完；如果完全时间单位，即可全部执行完；如果完全串行执行，则需串行执行，则需3X618个个时间单位时间单位2.18086CPU的的内部结构内部结构大多数情况下，大多数情况下，CPU取指、执指操作并行。取指、执指操作并行。提高了系统总线的使用效率，改善了系统性能提高了系统总线的使用效率，改善了系统性能BIU:CPU与存储器及与存储器及I/O的接口，内部由的接口，内部由20位位地址加法器、指令地址加法器、指令队列

47、缓冲器、内部寄存器和总线控制逻辑等组成；完成取指队列缓冲器、内部寄存器和总线控制逻辑等组成；完成取指令、指令排队、读令、指令排队、读/写操作数、地址转换与总线控制等工作。写操作数、地址转换与总线控制等工作。20位地址加法器位地址加法器：将逻辑地址变换成：将逻辑地址变换成20位位物理地址，完成物理地址，完成地址加地址加法操作法操作 指令队列缓冲器指令队列缓冲器：具有具有6字节的字节的“先进先出先进先出”的的RAM存储器，按存储器，按顺序存放顺序存放CPU要执行的指令，并送入要执行的指令，并送入EU中去执行中去执行 总线控制电路总线控制电路：产生产生并发出总线控制信号并发出总线控制信号，实现，实现

48、对存储器或对存储器或I/O端口的读端口的读/写控制写控制 2.18086CPU的的内部结构内部结构EUEU：主要由：主要由ALUALU、标志寄存器、标志寄存器、8 8个通用寄存器、暂存器、个通用寄存器、暂存器、EUEU控控制器组成。制器组成。算术逻辑单元算术逻辑单元ALU：1616位算术位算术逻辑运算部件逻辑运算部件，实现对，实现对1616/8 8位二位二进制操作数的算术、逻辑运算。进制操作数的算术、逻辑运算。暂存器：暂存器：16位寄存器，主要位寄存器，主要功能是暂时保存数据，并向功能是暂时保存数据，并向ALU提供参与运算的提供参与运算的操作数。操作数。标志寄存器：标志寄存器：一个一个16位的

49、寄存器，位的寄存器，后面详细介绍。后面详细介绍。EU控制器：控制器：接收从接收从BIU指令队列中取来的指令代码，经分析、指令队列中取来的指令代码，经分析、译码后形成各种实时控制信号，向译码后形成各种实时控制信号，向EU内各功能部件发送相应内各功能部件发送相应的控制命令，以完成每条指令所规定的操作。的控制命令，以完成每条指令所规定的操作。2.18086CPU的的内部结构内部结构80868086的的寄存器寄存器寄存器：寄存器：是是CPU内部内部临时临时存放数存放数据的部件。这里据的部件。这里主要介绍和编程主要介绍和编程有关的寄存器有关的寄存器,即即可编程寄存器可编程寄存器2.28086CPU的的寄

50、存器寄存器1 1、数据、数据通用寄存器通用寄存器包括包括AX,BX,CX和和DX四个四个16位位寄存器。其中任意一个寄寄存器。其中任意一个寄存器均可分为两个存器均可分为两个8位寄存器位寄存器使用。它们具有特殊用途使用。它们具有特殊用途和和隐含隐含性质（后面的表）性质（后面的表）通用寄存器中的通用寄存器中的 4 个数据寄存器个数据寄存器可以分成可以分成8个个8位寄存器使用：位寄存器使用：AXAH，AL BX BH，BLCXCH，CL DX DH，DL程序员可利用数据寄存器的这种程序员可利用数据寄存器的这种“可分可合可分可合”的特性，灵活地处理的特性，灵活地处理字字/字节的信息。字节的信息。用途用